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氮化硅、氮化硼制品

作者:admin 发布日期: 2019-11-26 二维码分享

氮化硅制品,一般采用反应烧结法生产氮化硅制品,以金属硅(﹤150)为原料,加入氧化铝或氧化镁为助烧剂,加入适量增塑剂,用机压成型、挤压成型、浇注成型或等静压成型等方法制成坯体,在氮气保护的电炉中反应烧成。SiN4反应烧结工艺如图14-8所示。


另一种反应结合氮化硅制品是以合成氮化硅Si3N4为骨料,以金属硅粉为基质的配料,并加入其他加入物经压制等方法制成坯体,与氮气保护的电炉中经1400~1500烧成,国外几种反应结合氮化硅制品性能见表14-72。日本东芝公司生产氮化硅制品的主要性能见表14-73


热压氮化硅制品是以金属硅通过反应合成制成的Si3N4为主要原料。同时加入一定量的既可以促进烧结,又可提高制品的某些性能的添加物。添加物的品种有氧化镁,氧化铁,磷酸镓,磷酸铝等。制品是在通氮气保护的热压炉中热压成型。以涂氮化硼(BN)的石墨做热压模,以感应加热炉或辐射加热炉中热压成型烧结。热压温度为1760~1850℃,加压压力25~50MPa,几种热压氮化硅制品的性能见表14-74


氮化硅制品的应用:

1)硫酸工业沸腾炉净化系统的文丘里衬套;

2)酸泵的瓷轴、磁力泵,高压缓流泵,冷冻压缩机的密封环;

3)轻金属冶炼、熔化的测温热电偶管;

4)各种洗选厂水旋流器的沉沙口;

5)用于要求耐高温、耐磨、抗热震的炉衬材料和各种零部件。

氮化硼(BN)因结构与石墨相似又称白石墨,且具有熔点高、线膨胀系数小,热导率大、高温绝缘性好,润滑性优良的特点,可制成各种氮化硼制品。

用硼酣(B2O3)合成氮化硼是工业生产的重要方法。

以硼砂和尿素为原料亦可生产氮化硼,硼砂在200~400℃先脱水处理、尿素用35℃温水溶解成饱和溶液后过滤。硼砂与尿素按1:1.5~2)混合在氮化炉中,经800~1000℃温度氮化,合成反应式:

Na2B4O7+2CO(NH2)2NH34BN+Na2O+4H2O+2CO2合成氮化硼工艺流程如图14-9所示,化学成分见表14-75.



(1)热压氮化硼制品热压氮化硼制品工艺流程:ɑ-氮化硼加添加剂配混料预压成型装模热压烧结整形加工成品。北京钢铁研究总院生产炼钢水平连铸氮化硼分离环性能见表14-76、表14-77.


(2)导电制品。用氮化硼与硼化锆(ZrB2)或硼化钛(TiB2)的混合物制成的复合制品,具有与氮化硼相反的电性能,氮化硼与硼化锆的复合制品具有与石墨相似的导电性,而且强度要比石墨高数倍,耐金属腐蚀,抗热震性优良,可机械加工,使用温度2000.可以制成金属熔化或熔融蒸发的容器。氮化硼与硼化锆制品的性能:体积密度2.9~3.4g/cm3,显气孔率小于6%,电阻率2~50Ω·cm,线膨胀系数(℃-1)(4~6×10-6,热导率20.58W/m·K,常温耐压强度250~700MPa,抗折强度90~150MPa.

(3)陶瓷制品。氮化硼是一种高导热型,另一种是普通型,氮化硼陶瓷性能界表14-78。


(4)纤维制品。氮化硼纤维是用化学方法用母体硼酐制成纤维,并在较低温度下氮气中加热形成一种晶形很不稳定的氮化硼纤维,再继续在氨或氮气中加热到1800℃以上进行氮化处理,这样制成的氮化硼纤维的理化性能:BN大于99%,体积密度1.8g/cm3,纤维直径5~7μm,纤维长度50~380mm,抗拉强度1400MPa,拉伸率2%~3%,弹性模量(10 ~70)×103MPa.

(5)立方氮化硼晶体。以六方氮化硼做原料,在1500℃以上,在(6000~10000MPa6~10万大气压下,通过触媒的作用可制成立方氮化硼。立方氮化硼的硬度很大,莫氏硬度9.8~9.9,仅次于金刚石,用以制成刀具可以切削既硬又韧的钢材,使用温度可达1500~1800℃。

(6)氮化硼制品的应用。粉状氮化硼是一种良好的固体润滑剂。

(7)热压氮化硼可制成等离子焊接工具的高温绝缘密封件、煤矿井下防爆电机的绝缘散热器套、火箭燃烧室和宇宙飞船上的热屏蔽元件。

(8)氮化硼陶瓷制品用于熔化金属的坩埚、热电偶保护管、输送金属液体的管道、蒸发金属的容器,铸铜和铸玻璃的模具、炼硼单晶,砷化镓、磷化镓半导体的容器、半导体器件封装的散热底板、移项器的散热棒,行波管的散热管,微玻窗口、反应堆控制棒、红外滤光板、钠灯管衬里等。

(9)氮化硼纤维质地柔软,可以织布制衣,制成毡、毯、板管状等制品。还可以加入玻璃、塑料、陶瓷中作为增强材料,纤维状制品,可做过滤器和高温炉的隔热材料。

(10)立方氮化硼硬度大是一种很好的研磨材料,可以制成砂轮砂布,研磨膏,刀具以及钻头等。

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